JP5856462B2 - Torsion testing machine - Google Patents
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Description
本発明は、供試体にねじり荷重を与えるねじり試験機に関する。 The present invention relates to a torsion tester that applies a torsional load to a specimen.
特許文献1には、供試体の一端を回転自在に保持する回転側保持体と、供試体の他端を回転不能に保持する固定側保持体と、回転側保持体を介して供試体にトルクを負荷するトルク負荷手段と、供試体に負荷されたトルクを検出するトルク検出器を備えたねじり試験機が開示されている。トルク検出器は、固定側保持体に設けられている。このようなねじり試験機を使用してプロペラシャフト等の動力伝達装置のねじり試験を行う場合には、動力伝達装置の入力軸を回転側保持体に保持させ、出力軸を固定側保持体に保持させて、入力軸にトルクを負荷する。そして、トルク検出器により出力軸のトルクが検出される。 In Patent Document 1, a rotating side holding body that rotatably holds one end of a specimen, a fixed side holding body that holds the other end of the specimen non-rotatably, and torque to the specimen via the rotating side holding body. And a torsion tester including a torque load means for detecting the torque and a torque detector for detecting the torque loaded on the specimen. The torque detector is provided on the fixed side holding body. When conducting a torsion test of a power transmission device such as a propeller shaft using such a torsion tester, the input shaft of the power transmission device is held by the rotating side holding body and the output shaft is held by the fixed side holding body. And torque is applied to the input shaft. Then, the torque of the output shaft is detected by the torque detector.
動力伝達装置の疲労特性を評価する場合には、エンジン等の動力装置の出力特性に応じたトルクを入力軸に与えて試験を行う必要があるが、特許文献1に記載される従来のねじり試験機では、入力軸のトルクを検出して制御することができない。プロペラシャフトのように入力軸と出力軸が同じ回転数で回転する(すなわち減速比が1である)動力伝達装置の場合には、入力軸と出力軸のトルクが同じ大きさとなるため、トルク検出器により検出される出力軸のトルクを制御することにより疲労特性を比較的に正確に評価することができる。しかしながら、供試体がトランスミッション等の減速比を有する動力伝達装置である場合には、入力軸と出力軸に加わるトルクが異なり、また機械損失も無視できない大きさとなるため、従来のねじり試験機では疲労特性を十分に正確に評価することができなかった。 When evaluating the fatigue characteristics of a power transmission device, it is necessary to perform a test by applying a torque corresponding to the output characteristics of a power device such as an engine to the input shaft. The machine cannot detect and control the torque of the input shaft. In the case of a power transmission device such as a propeller shaft in which the input shaft and the output shaft rotate at the same rotational speed (that is, the reduction ratio is 1), the torque of the input shaft and the output shaft is the same. The fatigue characteristics can be evaluated relatively accurately by controlling the torque of the output shaft detected by the device. However, when the specimen is a power transmission device having a reduction ratio such as a transmission, the torque applied to the input shaft and the output shaft is different and the mechanical loss is too large to ignore. The properties could not be evaluated sufficiently accurately.
本発明の実施形態によれば、供試体にねじり荷重を与えるねじり試験機が提供される。本発明の実施形態に係るねじり試験機は、供試体の一端を所定の中心軸の周りに回転駆動する駆動部を備え、駆動部は、回転部と、回転部をフレームに対して回転自在に支持する軸受部と、回転部を駆動するモータとを備え、回転部は、供試体に与えるねじり荷重を検出するトルクセンサと、回転部の一端に設けられた、供試体の一端が取り付けられるチャックと、トルクセンサとチャックとを連結する軸部とを備え、軸受部は軸部を回転自在に支持する。また、供試体の他端を固定する反力部を備える構成としてもよい。 According to the embodiment of the present invention, a torsion tester that applies a torsional load to a specimen is provided. A torsional testing machine according to an embodiment of the present invention includes a drive unit that rotationally drives one end of a specimen around a predetermined central axis, and the drive unit is rotatable with respect to the frame and the rotation unit. A bearing unit that supports the motor and a motor that drives the rotating unit. The rotating unit includes a torque sensor that detects a torsional load applied to the specimen, and a chuck that is provided at one end of the rotating part and to which one end of the specimen is attached. And a shaft portion connecting the torque sensor and the chuck, and the bearing portion rotatably supports the shaft portion. Moreover, it is good also as a structure provided with the reaction force part which fixes the other end of a test body.
この構成によれば、供試体の入力軸に加えるトルクを制御してねじり試験を行うことが可能になる。また、チャックの重量は、軸受部に支持される為、トルクセンサに加わることがない。また、トルクセンサとチャックとの間に配置された軸部が軸受部により回転自在に支持されるため、チャックに加わるトルク(すなわち供試体に与えられるねじり荷重)は、軸部を介して、殆ど損失を受けずにトルクセンサに伝達される。そのため、トルクセンサによって供試体に与えられる試験荷重を正確に検出することができる。 According to this configuration, the torsion test can be performed by controlling the torque applied to the input shaft of the specimen. Further, since the weight of the chuck is supported by the bearing portion, it does not add to the torque sensor. In addition, since the shaft portion disposed between the torque sensor and the chuck is rotatably supported by the bearing portion, the torque applied to the chuck (that is, the torsional load applied to the specimen) is hardly transmitted via the shaft portion. It is transmitted to the torque sensor without any loss. Therefore, the test load applied to the specimen by the torque sensor can be accurately detected.
モータはサーボモータであり、サーボモータの出力軸の回転を減速して、回転部の他端に伝達する減速機を備え、減速機は、その出力軸をフレームに対して回転自在に支持する軸受を備え、トルクセンサは減速機の出力軸に接続された構成としてもよい。 The motor is a servo motor, and includes a speed reducer that decelerates the rotation of the output shaft of the servo motor and transmits it to the other end of the rotating part. The speed reducer is a bearing that rotatably supports the output shaft with respect to the frame. The torque sensor may be connected to the output shaft of the speed reducer.
この構成によれば、メンテナンスが容易なサーボモータ型ねじり試験機が実現する。また、トルクセンサが両持ち梁状に回転自在に支持される為、トルクセンサには供試体に与えるトルクのみが減速機から伝えられ、大きな曲げ応力や軸荷重が加わることがなく、トルクセンサが供試体に与えられる試験荷重をより正確に検出することができる。 According to this configuration, a servo motor type torsion tester with easy maintenance is realized. In addition, since the torque sensor is rotatably supported in the form of a doubly supported beam, only the torque applied to the specimen is transmitted from the reducer to the torque sensor, so that no large bending stress or axial load is applied, and the torque sensor The test load applied to the specimen can be detected more accurately.
モータは回転部を反転駆動するように構成され、一端が回転部に固定され、他端が固定部に固定された、トルクセンサの信号を伝送するケーブルと、回転部の回転に伴って移動するケーブルをガイドするケーブルガイド部と、を備え、ケーブルガイド部は、回転部に同軸に設けられた円柱面状の外周面と、一端が外周面に固定され、他端が回転部の中心軸の略直下において固定部に固定され、中空部内にケーブルが収容されたケーブル保護管と、フレームに固定され、外周面と略同軸に対向して形成された、中心軸の周りに中心軸の略直下(0度)から+90度までの角度範囲に延びる曲面である第1のガイド面とを備え、ケーブル保護管は、中心軸と平行な軸周りにのみ、最小許容曲げ径以上の径で屈曲自在に構成され、外周面と第1のガイド面との間隔は、ケーブル保護管を所定の最小許容曲げ径で屈曲させた時のケーブル保護管の外径と略同じ寸法に設定されており、ケーブル保護管の一部は外周面と第1のガイド面との間に架空され、架空された一部が略最小許容曲げ径にて略180度屈曲した構成としてもよい。 The motor is configured to reversely drive the rotating unit, one end is fixed to the rotating unit, the other end is fixed to the fixing unit, and the cable that transmits a torque sensor signal moves with the rotation of the rotating unit. A cable guide portion for guiding the cable, the cable guide portion having a cylindrical outer peripheral surface provided coaxially with the rotating portion, one end fixed to the outer peripheral surface, and the other end of the central axis of the rotating portion. A cable protection tube that is fixed to a fixed portion almost directly below and a cable is accommodated in a hollow portion, and is fixed to a frame and is formed substantially opposite to the outer peripheral surface so as to be substantially coaxial. The cable protection tube can be bent with a diameter equal to or larger than the minimum allowable bending diameter only around an axis parallel to the central axis. The first guide surface is a curved surface extending in an angle range from (0 degrees) to +90 degrees. The outer peripheral surface and the first gas The distance from the cable surface is set to be approximately the same as the outer diameter of the cable protection tube when the cable protection tube is bent at a predetermined minimum allowable bending diameter. It is good also as a structure which is imaginary between one guide surface and bent about 180 degree | times with the substantially minimum allowable bending diameter.
この構成によれば、ケーブルを収容したケーブル保護管が不要な移動の自由度を持たない為、ケーブル及びケーブル保護管の自由な揺動に伴って生じる力がトルクセンサに与えられることがなく、ねじり荷重の検出誤差を低減することができる。また、ケーブル保護管の振動による騒音の発生や、ケーブル保護管とフレームや試験機本体との衝突、或いはケーブル保護管同士の衝突による騒音の発生や装置の破損が防止される。 According to this configuration, since the cable protection tube that accommodates the cable does not have an unnecessary degree of movement, the torque sensor is free from the force generated by the free swinging of the cable and the cable protection tube. Torsional load detection error can be reduced. Further, generation of noise due to vibration of the cable protection tube, collision between the cable protection tube and the frame or the tester main body, or generation of noise due to collision between the cable protection tubes or damage to the apparatus can be prevented.
また、ケーブルガイド部は、フレームに固定され、外周面と略同軸に対向して形成された、中心軸の周りに中心軸の略直下(0度)から−90度までの角度範囲に延びる曲面である第2のガイド面を備え、外周面と第2のガイド面との間隔は、ケーブル保護管を外周面に巻き付けたときの、外周面の半径方向におけるケーブル保護管の外寸と略同じ大きさに設定されている構成としてもよい。 The cable guide portion is fixed to the frame and is formed so as to face the outer peripheral surface substantially coaxially and extends around the central axis and extends in an angular range from approximately directly below the central axis (0 degrees) to -90 degrees. The distance between the outer peripheral surface and the second guide surface is substantially the same as the outer dimension of the cable protective tube in the radial direction of the outer peripheral surface when the cable protective tube is wound around the outer peripheral surface. It is good also as a structure set to the magnitude | size.
この構成によれば、ケーブル保護管が外周面の下面から離れて揺動することが抑制される為、ねじり荷重の検出誤差が低減されると共に、ケーブル保護管の振動による騒音の発生や、ケーブル保護管とフレームや試験機本体との衝突、或いはケーブル保護管同士の衝突による騒音の発生や装置の破損が防止される。 According to this configuration, since the cable protection tube is restrained from swinging away from the lower surface of the outer peripheral surface, the detection error of the torsional load is reduced, the generation of noise due to the vibration of the cable protection tube, and the cable Generation of noise and damage to the apparatus due to collision between the protective tube and the frame or the tester main body or collision between the cable protective tubes are prevented.
また、第2のガイド面の下端から、ケーブル保護管を最小許容曲げ径で屈曲させた時のケーブル保護管の内周面と略同じ曲率で下方に180度延びる第3のガイド面を備える構成としてもよい。 Further, a configuration in which a third guide surface extending downward 180 degrees with substantially the same curvature as the inner peripheral surface of the cable protection tube when the cable protection tube is bent at the minimum allowable bending diameter from the lower end of the second guide surface is provided. It is good.
また、本発明の実施形態によれば、モータの駆動力によって供試体にねじり荷重を与えるねじり試験機が提供される。本発明の実施形態に係るねじり試験機は、軸受によってフレームに対して回転自在に支持された第1軸と、第1軸を介してモータに連結された、ねじり荷重を計測するトルクセンサと、軸受によってフレームに対して回転自在に支持された第2軸と、第2軸を介してトルクセンサに連結された、供試体の一端が取り付けられるチャックと、を備える。 Moreover, according to the embodiment of the present invention, a torsion testing machine is provided that applies a torsional load to the specimen by the driving force of the motor. A torsion tester according to an embodiment of the present invention includes a first shaft that is rotatably supported by a bearing with respect to a frame, a torque sensor that is connected to a motor via the first shaft, and that measures a torsion load. A second shaft rotatably supported with respect to the frame by a bearing; and a chuck connected to a torque sensor via the second shaft and to which one end of the specimen is attached.
本発明の実施形態の構成によれば、供試体の入力軸に加えるトルクを測定可能なねじり試験を行うことが可能になる。 According to the configuration of the embodiment of the present invention, it is possible to perform a torsion test capable of measuring the torque applied to the input shaft of the specimen.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1実施形態のねじり試験機100の側面図である。本実施形態のねじり試験機100は、自動車のトランスミッションユニット等、入力軸と出力軸が同軸上に配置されていない供試体のねじり試験に適した試験装置である。例えば、ねじり試験機100を使用して、供試体に往復ねじり荷重を加える耐久試験(疲労試験)を行うことができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a
ねじり試験機100は、ベース110の上に駆動部120、反力部130、及びカバー140が配置された構造となっている。駆動部120及び反力部130には、チャック121及び131(図2)がそれぞれ対向して設けられており、ねじり試験は、供試体の入力軸及び出力軸をチャック121及び131にそれぞれ固定した状態で行われる。なお、以下の説明においては、ねじり試験の軸方向(図1における左右方向)をX軸方向、X軸と直交する水平方向(図1における紙面に垂直な方向)をY軸方向、鉛直方向(図1における上下方向)をZ軸方向と定義する。
The
カバー140は、ねじり試験時に供試体の潤滑油や破損した供試体の破片等が装置外部に飛散しないように、駆動部120から反力部130にかけてねじり試験機100の主要部を覆う、開閉式の覆いである。図1に示されるように、カバー140は、互いに大きさが異なり、それぞれX軸方向に移動可能な、3段のアーチ状の可動カバーユニット141〜143から構成されている。可動カバーユニット141、142及び143は、この順でY軸及びZ軸方向寸法が徐々に大きくなるように作られており、供試体をねじり試験機100に取り付ける(又は取り外す)際は、可動カバーユニット143をX軸正方向(図1において右方向)に移動することにより、可動カバーユニット141及び142が可動カバーユニット143内に入れ子式に収容されるようになっている。
The
チャック121は、トルクセンサ123及び減速機124を介してサーボモータ122の出力軸(不図示)に接続されている。サーボモータ122の出力軸の回転運動は、減速機124によって減速された上でチャック121に伝達され、その結果、チャック121はX軸と平行な軸周りに回転する。一方、反力部130のチャック131(図2)は、ねじり試験を行うときは、移動しないようにロックされる。そのため、駆動部120と反力部130に供試体の入力軸と出力軸がそれぞれ固定された状態でサーボモータ122を駆動させることによって、供試体にねじり荷重を加えることができる。供試体に加えられるねじり荷重は、トルクセンサ123によって計測される。
The
本実施形態のねじり試験機100は、入出力軸の相対的な配置が異なる様々な仕様のトランスミッションユニットのねじり試験を行うことができるよう、チャック131の位置を、X軸、Y軸及びZ軸方向に調整可能になっている。このような調整を可能にするために、ねじり試験機100は、チャック131の位置をY軸及びZ軸方向に移動するチャック移動機構と、チャック131が設けられた反力部130の位置をX軸方向に移動する反力部移動機構を備えている。
The
次に、チャック移動機構について説明する。図2は反力部130を駆動部120側から(すなわちX軸負方向に)見た正面図であり、図3は反力部130をY軸負方向に見た側面図である。図1〜図3に示されるように、反力部130は、ねじり試験機100のベース110上に配置された第1ベースプレート132aと、X軸と垂直に配置されて第1ベースプレート132a上に固定された第2ベースプレート132bとを備える。
Next, the chuck moving mechanism will be described. FIG. 2 is a front view of the
第2ベースプレート132bの駆動部120と対向する面におけるZ軸方向両端部には、Y軸方向に延びる一対のレール132cが取り付けられている。第1可動プレート133は、一対のレール132cに挟まれて、レール132cに沿ってY軸方向にスライド可能に保持されている。また、図3に示されるように、各レール132cのX軸正方向の端部(第2ベースプレート132bに対する遠位端)には、一対のレール132cが対向する方向(Z軸方向)に突出するフランジ部132fが設けられ、横断面がL字状に形成されている。また、第1可動プレート133のZ軸方向両端には、第2ベースプレート132bに沿ってZ軸方向に突出する一対のフランジ部133fが形成されている。第1可動プレート133のフランジ部133fは、第2ベースプレート132bと各レール132cとで囲まれて形成された凹部に略隙間無く差し込まれており、第1可動プレート133は、各レール132cのフランジ部132fによって、一対のレール132cで挟み込まれた状態から離脱しないように保持されている。
A pair of
また、第2ベースプレート132bには、Y軸方向に延びる複数の溝132eが形成されている。溝132eは、底部において溝幅が広く形成され、略T字状の横断面形状を有している。溝132eには、矩形状のフランジ部132gが形成され、略T字状の縦断面を有する角ナット132nが差し込まれている。角ナット132nは、溝132e内でY軸方向のみに移動自在に保持されている。また、角ナット132nのフランジ部132oにおける対角線の長さは、フランジ部132oが収容される溝132eの幅よりも長く、角ナットは溝132e内で回転できないようになっている。また、第1可動プレート133の溝132eと対応する位置には、複数の貫通孔133aが設けられている。ねじり試験を行う際には、貫通孔133aに通したボルトB1を角ナット132nに捻じ込み、ボルトB1と角ナット132nとの間で第1可動プレート133と第2ベースプレート132bとを締め付けることにより、第1可動プレート133が第2ベースプレート132bに対して強く固定され、第1可動プレート133がY軸方向に動かないようにロックされる。また、ボルトと角ナットによる締め付けを緩めることにより、ボルトを角ナットに係合させたまま第1可動プレート133をY軸方向に移動可能となっている。
The
第1可動プレート133は、送りねじ133bとナット133cから構成される送りねじ機構によって水平方向に駆動される。送りねじ133bは、その軸をY軸方向に向けて、第2ベースプレート132bの上端に設けられた一対の軸受132dによって回転可能に支持されている。また、ナット133cは、第1可動プレート133に固定されている。その為、送りねじ133bを回転させると、第1可動プレート133は、ナット133cと共に送りねじ133bの軸方向(Y軸方向)に移動する。
The first
送りねじ133bの一端には、ハンドルH1を取り付けることができるようになっており、第1可動プレート133をY軸方向に移動させる際は、ハンドルH1を送りねじ133bに取り付けて、手動でハンドルH1を操作することによって送りねじ133bを回転させる。
A handle H1 can be attached to one end of the
第1可動プレート133の駆動部120と対向する面におけるY軸方向両端部には、Z軸方向に延びる一対のレール133dが取り付けられている。第2可動プレート134は、一対のレール133dに挟まれて、レール133dに沿ってZ軸方向にスライド可能に保持されている。レール133d及び第2可動プレート134には、上述したレール132c及び第1可動プレート133と同様の係合構造が形成され、第2可動プレート134が一対のレール133dで挟み込まれた状態から離脱しないように保持されている。
A pair of
また、第1可動プレート133には、Z軸方向に延びる、一対の溝133gが形成されている。溝133gも、溝132eと同様に、略T字状の縦断面を有しており、略T字状の縦断面を有する角ナット(不図示)が差し込まれている。また、第2可動プレート134の溝133gと対応する位置にも、複数の貫通孔134aが設けられている。ねじり試験を行う際には、貫通孔134aに通したボルトB2を角ナットに捻じ込み、ボルトB2と角ナットとの間で第2可動プレート134と第1可動プレート133とを締め付けることにより、第2可動プレート134が第1可動プレート133に対して強く固定され、第2可動プレート134がZ軸方向に動かないようにロックされる。また、ボルトB2と角ナットによる締め付けを緩めることにより、ボルトを角ナットに係合させたまま第2可動プレート134をZ軸方向に移動可能となっている。
The first
第2可動プレート134は、送りねじ134bとナット134cから構成される送りねじ機構によってZ軸方向に駆動される。送りねじ134bは、その軸をZ軸方向に向けて、第1可動プレート133上に設けられた一対の軸受133eによって回転可能に支持されている。また、ナット134cは、第2可動プレート134に固定されている。その為、送りねじ134bを回転させると、第2可動プレート134は、送りねじ134bの軸方向(Z軸方向)に移動する。
The second
送りねじ134bの一端には、ハンドルH2を取り付けることができるようになっており、第2可動プレート134をZ軸方向に移動させる際は、ハンドルH2を送りねじ134bに取り付けて、ハンドルH2を操作することによって送りねじ134bを回転させる。
A handle H2 can be attached to one end of the
このように、ハンドルH1の操作によって、反力部130の第1、第2ベースプレート132a、132bに対して第1可動プレート133をY軸方向に移動可能であり、また、ハンドルH2の操作によって、第1可動プレート133に対して第2可動プレート134をZ軸方向に移動可能である。図2に示されるように、反力部130のチャック131は第2可動プレート134上に設けられている。従って、ハンドルH1及びH2の操作によって、チャック131の位置をY軸方向及びZ軸方向に調整可能である。
As described above, by operating the handle H1, the first
次に、反力部移動機構について説明する。図2及び図3に示されるように、ベース110の上にはX軸方向に延びる一対のレール111が固定されている。また、図3に示されるように、各レール111には、2つのランナーブロック132rがレール111に沿ってスライド自在に係合している。これらのランナーブロック132rは、第1ベースプレート132aの底面に取り付けられている。即ち、反力部130は、レール111に沿ってX軸方向に移動可能となっている。
Next, the reaction force part moving mechanism will be described. As shown in FIGS. 2 and 3, a pair of
図3に示されように、ベース110の上面には、X軸方向に延びるラック112が固定されている。また、第1ベースプレート132aの底面には、ラック112と係合するピニオンギア135aが設けられている。ピニオンギア135aは、第1ベースプレート132aを貫通してZ軸方向に延びる回転軸135bの下端に、同軸に固定されている。また、回転軸135bは、第1ベースプレート132aに回転自在に支持されている。そのため、回転軸135bを回転させると、ピニオンギア135aも回転して、ピニオンギア135aは係合するラック112から反力を受ける。そして、反力部130は、ピニオンギア135aが受けた反力により駆動され、また、ランナーブロック132rが係合するレール111に案内されて、X軸方向に移動する。
As shown in FIG. 3, a
回転軸135bの上端には、ウォームホイール135cが同軸に固定されている。ウォームホイール135cは、Y軸方向に延びる回転軸135dに形成されたウォームと係合している。また、回転軸135dには、ハンドルH3を取り付けることができるようになっている。そのため、回転軸135dに取り付けたハンドルH3を回転させると、回転軸135dがY軸と平行な軸周りに回転する。そして、ウォームホイール135cは、係合する回転軸135dのウォームの回転によって駆動され、ウォームホイール135cと回転軸135b及びピニオンギア135aとが一体にZ軸と平行な軸周りに回転し、ピニオンギア135aが係合するラック112からX軸方向の反力を受け、反力部130がレール111に沿って移動する。従って、ハンドルH3の操作によって反力部130のX軸方向の位置を調整可能である。
A
なお、ハンドルH1、H2及びH3は着脱可能であり、ねじり試験を行うときは試験の邪魔にならないよう取り外される。 The handles H1, H2, and H3 are detachable, and are removed so as not to interfere with the test when the torsion test is performed.
また、反力部130の位置調整時にのみ反力部130をベース110に対してX軸方向にスムーズに移動可能にし、試験時には反力部130をベース110に確実に固定するために、反力部130は浮上機構136を備えている。浮上機構136は、第1ベースプレート132aとランナーブロック132rとの間に設けられており、反力部130をX軸方向へ移動する時には、反力部130の底面(第1ベースプレート132aの底面)をベース110から浮上させ、反力部130の全ての荷重をランナーブロック132rとレール111のみで支持させる(すなわち、ランナーブロック132r及びレール111からなるリニアスライド機構を有効にする)。また、ねじり試験を行う時には、浮上機構136は、ランナーブロック132rとレール111に反力部130の荷重を一切加えず、第1ベースプレート132aを直接ベース110上に載せる(すなわち、上記リニアスライド機構を無効にする)。
Further, the
図4は、反力部130の浮上機構136周辺の断面図である。図4に示されるように、浮上機構136は、軸部136aと、軸受部136bと、押圧ピン136cとを備える。軸部136aは、ランナーブロック132rの上面に固定された底板部136a1と、底板部136a1の上面中央からZ軸方向に延びる円柱部136a2を有する部材である。軸受部136bは、反力部130の第1ベースプレート132aに固定された部材であり、軸部136aの円柱部分をZ軸方向にスライド自在に収容する円柱形の中空部を有している。なお、軸受部136bは、転動体であるボール136eを介して軸部136aの外周面を支持しており、極めて低い摩擦抵抗で軸部136aに対してZ軸方向に移動可能となっている。
FIG. 4 is a cross-sectional view around the floating
図4に示されるように、軸受部136bの上面には、Z軸方向に延びる、押圧ピン136cと同径の貫通穴136b1が開けられている。また、貫通穴136b1には、めねじが形成されている。押圧ピン136cは、側面に貫通穴136b1と係合するおねじが形成されている。また、押圧ピン136cの下端には、押圧ピン136cの本体により回転自在に支持された金属製のボール136dが配置されており、ボール136dの一部が押圧ピン136cの本体の下端から突出している。押圧ピン136cは、ボール136dが軸部136aの上面と対向するように、貫通穴136b1に捻じ込まれている。
As shown in FIG. 4, a through hole 136b1 having the same diameter as the
反力部130を移動させる際は、第1ベースプレート132aをベース110に固定するボルトBを緩めた後、押圧ピン136cを下方へ移動する方向に回転させ、ボール136dを軸部136aの上面に当接させる。更に押圧ピン136cを回転させると、軸部136a及びランナーブロック132rが第1ベースプレート132aに対して下方に移動し、反力部130の底面がベース110から浮上して、反力部130がランナーブロック132r及びレール111のみによって支持される状態となる。その為、スムーズに反力部130をX軸方向に移動させることが可能となる。
When moving the
一方、ねじり試験を行う際は、押圧ピン136cを上方へ移動する方向に回転させて、第1ベースプレート132aを降下させる。ボール136dが軸部136aの上面から離れると、ランナーブロック132r及びレール111には反力部130の荷重が加わらなくなり、第1ベースプレート132aが直接ベース110上に載せられた状態となる。次いで、ボルトBによって第1ベースプレート132aをベース110に固定する。図4に示されるように、ボール136dが軸部136aの上面から離れ、第1ベースプレート132aがベース110上に直接載置された状態では、第1ベースプレート132a及び軸受部136bの下端も軸部136aと非接触となる。そのため、この状態では、反力部130の荷重は、全くランナーブロック132rやレール111には伝達されず、反力部130に大荷重が加わる捻り試験中にランナーブロック132rに過度の荷重が加わり破損することはない。
On the other hand, when performing the torsion test, the
また、押圧ピン136cの下端に低摩擦で回転可能なボール136dを設けたことにより、押圧ピン136cを軸部136aに向かって捻じ込む際、或いは押圧ピン136cを軸部136aから離す際に、押圧ピン136cの下端と軸部136aの上面との間に働く摩擦力の大きさが格段に低く抑えられ、押圧ピン136cを低トルクで回転させることが可能になると共に、軸部136aの上面及び押圧ピン136cの下面の摩耗が抑えられる。
Further, by providing a low friction
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。従来のねじり試験機においては、ねじり荷重を検出するトルクセンサが反力盤に固定されており、信号ケーブルが接続されたトルクセンサ自体が回転しないようになっている。すなわち、従来のねじり試験機は、反力盤側のチャックに固定された供試体の出力軸に加わるトルクをねじり荷重として検出するようになっている。しかしながら、自動車のトランスミッションユニット等の動力伝達部品を試験する場合は、供試体の入力軸に加わる荷重(すなわちエンジン出力に相当する荷重)を管理することが求められている。特に、トランスミッションユニット等の入出力軸間で速度比を有する部品の性能をより正確に評価するためには、トルクセンサを駆動部側に配置して、供試体の入力軸に加わるトルクを検出する必要がある。しかし、トルクセンサを駆動部側に配置する場合は、トルクセンサを供試体の入力軸と共に回転させることになる。そのため、ねじり試験時にトルクセンサの信号ケーブルが大きく振られてねじり試験機自身と干渉しないようにする必要がある。以下に説明する本発明の第2実施形態のねじり試験機200は、トルクセンサの信号ケーブルとねじり試験機との干渉を防止する機構を設けたものである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In a conventional torsion tester, a torque sensor for detecting a torsion load is fixed to a reaction force board, and the torque sensor itself connected to a signal cable is prevented from rotating. That is, the conventional torsion tester detects the torque applied to the output shaft of the specimen fixed to the chuck on the reaction force side as a torsion load. However, when testing a power transmission component such as a transmission unit of an automobile, it is required to manage a load applied to the input shaft of the specimen (that is, a load corresponding to an engine output). In particular, in order to more accurately evaluate the performance of parts having a speed ratio between input and output shafts such as a transmission unit, a torque sensor is disposed on the drive unit side to detect torque applied to the input shaft of the specimen. There is a need. However, when the torque sensor is disposed on the drive unit side, the torque sensor is rotated together with the input shaft of the specimen. Therefore, it is necessary to prevent the signal cable of the torque sensor from being greatly shaken during the torsion test to interfere with the torsion tester itself. The
図5は、本発明の第2実施形態のねじり試験機200の駆動部220近傍の側面図である。尚、反力部の構造は第1実施形態と同一である為、詳しい説明は省略する。
FIG. 5 is a side view of the vicinity of the
図5に示されるように、本実施形態の駆動部220は、第1実施形態の駆動部120と同様、サーボモータ222とチャック221との間に、減速機224とトルクセンサ223が配置された構成となっている。また、トルクセンサ223は、略円筒形のスペーサ223aを介して減速機224の出力軸に固定されている。本実施形態においては、前述のように駆動部220側にトルクセンサ223が設けられており、減速機224からチャック221に至るX軸方向の寸法が大きいものとなっている。そのため、本実施形態においては、トルクセンサ223とチャック221とを連結するスピンドル228が、軸受229を介して回転可能に支持されている。すなわち、本実施形態においては、図5に示されるように、互いに連結されて一体となっているサーボモータ222、減速機224、スペーサ223a、トルクセンサ223、スピンドル228及びチャック221が、スピンドル228及び減速機224の2箇所において回転自在かつ高い剛性で支持されている。
As shown in FIG. 5, in the
また、本実施形態においては上記のように駆動部220が大型化している為、スピンドル228は極力軽量のものを使用して駆動部220の回転部分(トルクセンサ223、スピンドル228及びチャック221)の慣性が低減されている。また、軸受229内の摩擦抵抗を極力小さくするため、摩擦抵抗の小さい軸受229を採用すると共に、摩擦抵抗が増加しない範囲のプリロードトルクで軸受229が取り付けられている。この構成により、トルクセンサ223を駆動部220に配置しても、ねじり荷重を高い精度で測定することが可能になる。
Further, in the present embodiment, since the
次にトルクセンサ223の信号ケーブルの干渉防止機構(ケーブルガイド部)について説明する。図5のA−A断面図を図6に示す。図6に示されるように、本実施形態においては、トルクセンサ223の信号ケーブルは、ケーブルベア(登録商標)225内に収容されている。
Next, a signal cable interference prevention mechanism (cable guide portion) of the
ケーブルベア225は、複数の枠体をリンク構造によって一列に連結して形成されたケーブル保護管であり、内部に信号ケーブルが通されている。また、ケーブルベア225の枠体同士は、互いに特定の1軸(本実施形態においてはX軸)の周りのみに回動可能となるよう連結されており、ケーブルベア225全体としては、特定のYZ平面(すなわち、ねじり試験の軸に直交する1平面)内でのみ可撓性を有する。また、ケーブルベア225は、最小許容曲げ径よりも小さい径では曲がらないようになっている。
The
ケーブルベア225の一端225aは、スペーサ223aの外周面に固定されている。また、ケーブルベア225の他端225bは、スペーサ223aの真下の位置において、ねじり試験機200のベース210上に固定されている。
One
また、ベース210上には、第1及び第2のケーブルベアガイド226、227が固定されている。第1及び第2のケーブルベアガイド226、227は、共に、スペーサ223aと略同心の円筒面であるガイド面226a、227aを有する。第1のケーブルベアガイド226のガイド面226aは、図6におけるスペーサ223aの下端付近から右端付近にかけて、スペーサ223aと対向するように配置されている。図6に示されるように、スペーサ223aの外周面とガイド面226aとの間隔は、ケーブルベア225の厚さ(スペーサ223aの半径方向の寸法)よりも僅かに大きな寸法に設定されており、ケーブルベア225がスペーサ223aの外周面とガイド面226aとで挟み込まれずに、またケーブルベア225がスペーサ223aの外周面とガイド面226aと間で振動することなく、スペーサ223aの回転に伴ってケーブルベア225がスペーサ223aの外周面とガイド面226aとの隙間をスムーズに移動できるようになっている。また、図6に示されるように、第1のケーブルベアガイド226は、ガイド面226aの下端からケーブルベア225の他端225b付近まで、ケーブルベア225の最小許容曲げ径(外径)にて反時計方向へ延びるガイド面226bが形成されている。一方、第2のケーブルベアガイド227のガイド面227aは、図6におけるスペーサ223aの下端付近から左端付近にかけて、スペーサ223aと対向するように配置されている。スペーサ223aの外周面とガイド面227aとの間隔は、ケーブルベア225の最小許容曲げ径(外径)よりも僅かに大きな寸法に設定されており、従ってガイド面227aは第1のケーブルベアガイド226のガイド面226aよりも曲率半径が大きく形成されている。
Further, first and second cable bear guides 226 and 227 are fixed on the
図6に二点鎖線で示されるように、スペーサ223aが最も反時計回りに振れた状態では、ケーブルベア225の一端225aは、スペーサ223aの左下側に位置する。このとき、ケーブルベア225は、一端225aから時計回りにスペーサ223aの外周面に沿って延びた後、第1のケーブルベアガイド226のガイド面226aに沿って時計回りに延び、次いでガイド面226bにガイドされて反時計回りに延びて他端225bに至る。
As shown by a two-dot chain line in FIG. 6, in a state where the
この状態からスペーサ223aが時計回りに回転すると、ケーブルベア225の他端225b側は第1のケーブルベアガイド226のガイド面226aから徐々に繰り出されて、ガイド面226bから離れ、第2のケーブルベアガイド227のガイド面227a上に移動する。そして、スペーサ223aが最も時計回りに振れた状態では、ケーブルベア225は、図中破線で示されるように、その一端225aがスペーサ223aの右下側に位置する。このとき、ケーブルベア225は、一端225aから時計回りにスペーサ223aの外周面に沿って延びた後、スペーサ223aから離れて、ケーブルベア225の最小許容曲げ径(外径)にて反時計方向へ空中を延び、残りが第2のケーブルベアガイド227のガイド面227aにガイドされて反時計回りに延びて他端225bに至る。
When the
本実施形態においては、このようにケーブルベア225によってトルクセンサ223の信号ケーブルが特定のYZ平面から飛び出さないように規制されていると共に、第1、第2のケーブルベアガイド226、227によって、ケーブルベア225がガイドされる為、トルクセンサ223の信号ケーブルはねじり試験機200の他の部分と干渉しない。また、スペーサ223aの外周面と第2のケーブルベアガイド227のガイド面227aとの間隔をケーブルベア225の最小許容曲げ径(外径)と略同じ大きさに設定し、スペーサ223aの外周面と第2のケーブルベアガイド227のガイド面227aとの間でケーブルベア225を180度折り返して配置し、更にケーブルベア225を最小許容曲げ径よりも小径で曲がらないように構成したことにより、ケーブルベア225は移動の自由度が奪われ、ケーブルベア225が振動してスペーサ223aやガイド面227aに衝突することが防止される。また、スペーサ223aを回転させても、ケーブルベア225が最小許容曲げ径以下に曲げられて破損することもない。
In the present embodiment, the signal cable of the
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施の形態は、上記に説明したものに限定されず、特許請求の範囲の記載により表現された技術的思想の範囲内で任意に変更することができる。 The above is the description of the exemplary embodiments of the present invention. Embodiments of the present invention are not limited to those described above, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea expressed by the description of the scope of claims.
上記の第2実施形態は、信号ケーブルの干渉防止機構(ケーブルガイド部)をねじり試験機に設けた例であるが、ケーブルガイド部は、ねじり試験機に限らず、固定部と反転駆動する回転部(言い換えれば揺動部)との間でのケーブル接続が必要な機械装置全般(例えば、回転子が反転駆動する電気モータや、揺動動作する自動ステージ)に適用することができる。 The second embodiment is an example in which the signal cable interference prevention mechanism (cable guide portion) is provided in the torsion tester. However, the cable guide is not limited to the torsion tester and is rotated in a reverse manner with the fixed portion. The present invention can be applied to all mechanical devices (for example, an electric motor in which the rotor is driven in reverse and an automatic stage in which the rotor is oscillated) that requires a cable connection with the unit (in other words, the oscillating unit).
100、200…ねじり試験機
110、210…ベース
120、220…駆動部
121、131、221…チャック
122、222…サーボモータ
123、223…トルクセンサ
124、224…減速機
130…反力部
132a…第1ベースプレート
132b…第2ベースプレート
133…第1可動プレート
134…第2可動プレート
136…浮上機構
136a…軸部
136b…軸受部
136c…押圧ピン
136d…ボール
225…ケーブルベア
226…第1のケーブルベアガイド
227…第2のケーブルベアガイド
H1、H2、H3…ハンドル
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記フレームに対して所定の中心軸周りに正逆回転可能な回転部と、A rotating part capable of rotating forward and backward about a predetermined central axis with respect to the frame;
その一端部が前記フレームに固定され、その他端部が前記回転部に固定されたケーブルと、A cable having one end fixed to the frame and the other end fixed to the rotating unit;
前記ケーブルの移動をガイドするケーブルガイド部と、A cable guide for guiding the movement of the cable;
を備え、With
前記ケーブルガイド部が、The cable guide portion is
前記中心軸と略同軸に配置されて前記回転部に固定された円柱面状の外周面と、A cylindrical outer peripheral surface disposed substantially coaxially with the central axis and fixed to the rotating portion;
前記外周面と略同軸に対向配置されて前記フレームに固定された曲面である第1ガイド面と、A first guide surface that is a curved surface disposed substantially coaxially with the outer peripheral surface and fixed to the frame;
その一端部が前記外周面に固定され、その他端部が前記フレームに固定され、その中空部内に前記ケーブルが収容されたケーブル保護管と、を備え、One end of the cable is fixed to the outer peripheral surface, the other end is fixed to the frame, and the cable is accommodated in the hollow portion.
前記ケーブル保護管が、前記中心軸と平行な軸周りにのみ、最小許容曲げ径以上の曲げ径で屈曲自在に構成され、The cable protection tube is configured to be bendable with a bending diameter equal to or larger than a minimum allowable bending diameter only around an axis parallel to the central axis,
前記外周面と前記第1ガイド面との間隔が、前記ケーブル保護管を最小許容曲げ径で屈曲させたときの該ケーブル保護管の曲げ外径と略同じ寸法に設定されていて、The distance between the outer peripheral surface and the first guide surface is set to be approximately the same as the bending outer diameter of the cable protection tube when the cable protection tube is bent at the minimum allowable bending diameter,
前記ケーブル保護管の一部が、略前記最小許容曲げ径にて折り返された状態で、前記外周面と前記第1のガイド面との間に架空される、A portion of the cable protection tube is folded between the outer peripheral surface and the first guide surface in a state where the cable protection tube is folded back at approximately the minimum allowable bending diameter.
ねじり試験機。Torsion testing machine.
前記第1ガイド面が、前記中心軸の周りに該中心軸の略直下(0度)から+90度までの角度範囲に延びる、The first guide surface extends around the central axis in an angular range from approximately directly below the central axis (0 degrees) to +90 degrees.
請求項1に記載のねじり試験機。The torsion tester according to claim 1.
前記外周面と略同軸に対向配置されて前記フレームに固定された曲面である第2ガイド面を備え、A second guide surface that is a curved surface disposed substantially coaxially with the outer peripheral surface and fixed to the frame;
前記第2ガイド面が、前記中心軸の周りに該中心軸の略直下(0度)から−90度までの角度範囲に延び、The second guide surface extends around the central axis in an angular range from approximately directly below the central axis (0 degrees) to -90 degrees;
前記外周面と前記第2ガイド面との間隔が、前記ケーブル保護管を前記外周面に巻き付けたときの、該外周面の径方向における前記ケーブル保護管の外寸と略同じ大きさに設定された、The distance between the outer peripheral surface and the second guide surface is set to be approximately the same as the outer dimension of the cable protective tube in the radial direction of the outer peripheral surface when the cable protective tube is wound around the outer peripheral surface. The
請求項2に記載のねじり試験機。The torsion tester according to claim 2.
請求項3に記載のねじり試験機。The torsion tester according to claim 3.
該回転部の一端部に設けられ、該回転部に供試体の一端部を固定するチャックと、A chuck that is provided at one end of the rotating part and fixes one end of the specimen to the rotating part;
前記チャックを介して前記供試体に加わるねじり荷重を検出するトルクセンサと、A torque sensor for detecting a torsional load applied to the specimen through the chuck;
を備え、With
前記ケーブルが前記トルクセンサの信号を伝送する、The cable transmits a signal of the torque sensor;
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のねじり試験機。The torsion tester according to any one of claims 1 to 4.
前記回転部を前記中心軸の周りに反転駆動するモータと、A motor that reversely drives the rotating part around the central axis;
を備え、With
前記回転部が、The rotating part is
前記第1軸受によって前記フレームに対して回転自在に支持された第1軸部と、A first shaft portion rotatably supported by the first bearing with respect to the frame;
前記第2軸受によって前記フレームに対して回転自在に支持された第2軸部と、A second shaft portion rotatably supported by the second bearing with respect to the frame;
を備え、With
前記第1軸部の一端部と前記モータの出力軸とが連結され、One end of the first shaft portion and the output shaft of the motor are connected,
前記第2軸部の一端部に前記チャックが固定され、The chuck is fixed to one end of the second shaft portion;
前記第1軸部の他端部と前記第2軸部の他端部とが、前記トルクセンサを介して連結された、The other end portion of the first shaft portion and the other end portion of the second shaft portion are connected via the torque sensor,
請求項5に記載のねじり試験機。The torsion tester according to claim 5.
前記第1軸部が前記減速機の出力軸であり、The first shaft portion is an output shaft of the speed reducer;
前記第1軸受が前記減速機に備えられた、The first bearing is provided in the speed reducer;
請求項6に記載のねじり試験機。The torsion tester according to claim 6.
請求項5から請求項7のいずれか一項に記載のねじり試験機。The torsion tester according to any one of claims 5 to 7.
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